Este documento describe un experimento para analizar el comportamiento de un circuito RC mediante la medición del tiempo que le toma a un capacitor cargarse y descargarse. Se explican conceptos como la constante de tiempo de un circuito RC y cómo se puede calcular a partir de los valores de la resistencia y la capacitancia. El experimento involucra la medición del tiempo que le toma al capacitor llegar a la mitad de su voltaje máximo durante la fase de carga, lo que permite calcular la constante de tiempo experimental y compararla con los valores teóricos.

1. Octubre 15, 2009 Departamento de física
NRC : 1820 Ciencias básicas
Laboratorio de física eléctrica Universidad del Norte
LABORATORIO DE CIRCUITOS R-C
Alvaro Javier Acevedo Angel Rodriguez
Afernandezdecastro@uninorte.edu.co Toscanoa@Uninorte.edu.co
Ingeniería Electrónica Ingenieria Industrial
ABSTRACT.
In this experiment seeks to analyze the behavior and various physical phenomena that occur
in Resistance circuits - Capacitor, among which stood out charging and discharging of a
capacitor such as the time it takes to achieve this in half its maximum voltage and the time
constant of the capacitor, this process will be displayed through graphs obtained
experimentally.
RESUMEN.
En esta experiencia se busca analizar el comportamiento y los diversos fenómenos físicos
que ocurren en los circuitos Resistencia - Capacitor, entre los cuales se destacara el
proceso de carga y descarga de un capacitor como por ejemplo el tiempo que le toma a este
en alcanzar la mitad de su voltaje máximo y la constante de tiempo de dicho capacitor,
dicho proceso será mostrado mediante graficas obtenidas de manera experimental.
OBJETIVOS.
 Observara la variación de la diferencia de potencial en un circuito R-C para
determinar su comportamientos respecto al tiempo.
 Observar el proceso de carga y descarga de un capacitor en un circuito R-C.
 Calcular los porcentajes de error, la capacitancia y constante de tiempo
experimentales del capacitor y comparar dichos resultado con los valores teórico.

2. MARCO TEÓRICO.
Capacitor.
Un capacitor ó condensador es un dispositivo formado por dos conductores ó armaduras,
generalmente en forma de placas o láminas, separados por un material dieléctrico, que
sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica. A esta
propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad, y en el Sistema
internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un
condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio,
estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio y está dada por .
* http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico
Constante de tiempo.
La constante de tiempo es el tiempo necesario para que un capacitor se cargue a un 63.2 %
de la carga total (máximo voltaje). Después de que una fuente de corriente directa se haya
conectado a un circuito RC Como se ve, el condensador no alcanza su máxima carga (y
voltaje), en una constante de tiempo.
Si transcurre una nueva constante de tiempo el condensador se habrá cargado ahora a un
86.5 % de la carga total.
Esta situación es similar cuando el capacitor se descargan:
Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de un circuito RC y ha transcurrido una
constante de tiempo el voltaje en el capacitor ha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se
ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con el inductor y la corriente que
pasa por él.
La siguiente tabla muestra los valores (en porcentaje) de estos dos casos.
# de constantes de
tiempo
% de carga o
crecimiento
% de descarga
o decrecimiento
1 63.2 36.8
2 86.5 13.5
3 95.0 5.0
4 98.2 1.8
5 99.3 0.7

3. La constante de tiempo para los capacitores está dada por:
Donde:
: es la constante de tiempo en segundos.
R: es la resistencia en ohmios.
C: es la capacitancia en faradios.
* http://www.unicrom.com/Tut_constante_tiempo.asp
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
Se procedió a realizar el siguiente montaje:
Se utilizamos la herramienta Power Amplifier del interfaz ScienceWorkshop para
suministrar una tensión de 10V al circuito resistencia-capacitor. Utilizamos el sensor de
voltaje para medir la tensión a través del capacitor cuando se carga y descarga. Se
empleará un suiche conmutable para seleccionar la acción de carga y descarga del
capacitor.
Luego utilizamos DataStudio para controlar la tensión de salida del interfaz y para registrar
y mostrar la tensión a través del capacitor. Finalmente, se midió el tiempo para que el
capacitor se cargue a la mitad del máximo voltaje.
Por último utilizamos la constante tiempo medio y el valor conocido de la resistencia para
calcular la capacidad del capacitor, luego se comparo el valor calculado con el valor
nominal del capacitor.

4. ANÁLISIS DE DATOS.
En la grafica obtuvimos que , el cual representa el tiempo que le toma al capacitor
alcanzar aproximadamente el 63% de su capacitancia máxima ósea el tiempo que demora
este para llegar a la mitad de su con esto podemos hallar el valor de la constante de
tiempo de este y luego su capacitancia experimental, a continuación mostramos los cálculos
correspondientes:

5. Luego como , entonces
Por otra parte hallamos los valores nominales o teóricos de la constante de tiempo como la
capacitancia del capacitor.
y la capacitancia teórica es:
Ahora analizamos los porcentajes de error dados por:
El porcentaje de error de la constante de tiempo es:
El porcentaje de error de la capacitancia es:

6. CONCLUSIÓN
En esta experiencia notamos que en este circuito R-C la carga Q del capacitor está dada por
, donde C va a cambiar con el tiempo, cuando se cierra el
circuito el voltaje en el capacitor es cero y en la resistencia este va a tener su valor máximo,
a medida que este se va cargando la corriente que pasa por el va disminuyendo y el voltaje
en este va aumentando al igual que su capacitancia, mientras que en la resistencia va
disminuyendo dicho voltaje, al tiempo que le toma al capacitor cargarse o descargarse se
conoce como constante de tiempo la cual está dada por el producto de RC. Cuando el
capacitor se carga completamente no hay paso de corriente por este y en la resistencia el
voltaje es cero, pero cuando se retira la FEM , el voltaje en el capacitor va a disminuir
hasta llegar a cero debido a que la energía almacenada en el es disipada por la resistencia
conectada en serie a este, como vemos una vez más la ley de Kirchhoff se sigue
cumpliendo para estos circuitos, lo único que hay que tener en cuenta es que si en el
circuito hay un capacitor cargado por la rama donde este se encuentra no circula la
corriente.